Imagem simulada que mostra a distribuição da matéria no Universo. Crédito de imagem: MPG. Clique para ampliar.
O consórcio Virgo, um grupo internacional de astrofísicos do Reino Unido, Alemanha, Japão, Canadá e EUA, divulgou hoje (2 de junho) os primeiros resultados da maior e mais realista simulação de sempre do crescimento da estrutura cósmica e da formação de galáxias e quasares. Em um artigo publicado na Nature, o Virgo Consortium mostra como a comparação desses dados simulados com grandes pesquisas observacionais pode revelar os processos físicos subjacentes ao acúmulo de galáxias e buracos negros reais.
A “Simulação do Milênio” empregou mais de 10 bilhões de partículas de matéria para rastrear a evolução da distribuição de matéria em uma região cúbica do Universo, ao longo de 2 bilhões de anos-luz de um lado. Manteve o supercomputador principal no Centro de Supercomputação da Max Planck Society em Garching, Alemanha, ocupado por mais de um mês. Ao aplicar técnicas sofisticadas de modelagem aos 25 Terabytes (25 milhões de Megabytes) de produção armazenada, os cientistas de Virgem são capazes de recriar histórias evolutivas para as aproximadamente 20 milhões de galáxias que povoam esse volume enorme e para os buracos negros supermassivos, ocasionalmente vistos como quasares em seus corações .
Telescópios sensíveis a microondas foram capazes de visualizar diretamente o universo quando ele tinha apenas 400.000 anos de idade. A única estrutura na época eram ondulações fracas em um mar uniforme de matéria e radiação. A evolução gravitacionalmente conduzida posteriormente transformou essas ondulações na estrutura enormemente rica que vemos hoje. É esse crescimento que a Simulação do Milênio se destina a seguir, com os dois objetivos de verificar se esse novo paradigma para a evolução cósmica é realmente consistente com o que vemos e de explorar a física complexa que deu origem às galáxias e seus buracos negros centrais .
Recentes avanços na cosmologia demonstram que atualmente cerca de 70% do nosso universo consiste em energia escura, um misterioso campo de força que está fazendo com que ele se expanda cada vez mais rapidamente. Aparentemente, cerca de um quarto consiste em Cold Dark Matter, um novo tipo de partícula elementar ainda não detectada diretamente na Terra. Apenas cerca de 5% são constituídos pela matéria atômica comum com a qual estamos familiarizados, a maior parte composta por hidrogênio e hélio. Todos esses componentes são tratados na simulação do milênio.
Em seu artigo na Nature, os cientistas de Virgem usam a Simulação do Milênio para estudar o crescimento inicial de buracos negros. O Sloan Digital Sky Survey (SDSS) descobriu vários quasares muito distantes e muito brilhantes que parecem hospedar buracos negros pelo menos um bilhão de vezes mais massivos que o Sol, numa época em que o Universo tinha menos de um décimo da sua idade atual.
“Muitos astrônomos pensaram que isso era impossível de conciliar com o crescimento gradual da estrutura prevista pela imagem padrão”, diz o Dr. Volker Springel (Instituto de Astrofísica Max Planck, Garching), líder do projeto Millennium e primeiro autor do artigo, “ , quando testamos nossa modelagem de formação de galáxias e quasares, descobrimos que alguns buracos negros maciços se formam cedo o suficiente para explicar esses raros quasares do SDSS. Seus hospedeiros de galáxias aparecem pela primeira vez nos dados do Milênio, quando o Universo tem apenas algumas centenas de milhões de anos, e até os dias de hoje eles se tornaram as galáxias mais massivas nos centros dos maiores aglomerados de galáxias. ”
Para o professor Carlos Frenk (Instituto de Cosmologia Computacional da Universidade de Durham), chefe de Virgem no Reino Unido, o aspecto mais interessante dos resultados preliminares é o fato de a Simulação do Milênio demonstrar pela primeira vez que os padrões característicos foram impressos no assunto. distribuição nas épocas iniciais e visível diretamente nos mapas de microondas, ainda deve estar presente e deve ser detectável na distribuição observada de galáxias. “Se conseguirmos medir o movimento dos bárions suficientemente bem”, diz Prof Frenk, “eles nos fornecerão uma haste de medição padrão para caracterizar a geometria e a história de expansão do universo e, assim, aprender sobre a natureza da energia escura.”
"Essas simulações produzem imagens impressionantes e representam um marco significativo em nossa compreensão de como o Universo primitivo tomou forma". disse o diretor executivo do PPARC, professor Richard Wade. "A Simulação do Milênio é um exemplo brilhante da interação entre teoria e experimento em astronomia, pois as últimas observações de objetos astronômicos podem ser usadas para testar as previsões de modelos teóricos da história do Universo".
As aplicações mais interessantes e abrangentes da Simulação do Milênio ainda estão por vir, de acordo com o Prof Simon White (Instituto de Astrofísica Max Planck), que lidera os esforços de Virgem na Alemanha. “Novas campanhas observacionais estão nos fornecendo informações de precisão sem precedentes sobre as propriedades das galáxias, buracos negros e a estrutura em larga escala do nosso Universo”, observa ele. “Nossa capacidade de prever as consequências de nossas teorias deve atingir um nível de precisão correspondente, se quisermos usar essas pesquisas efetivamente para aprender sobre a origem e a natureza do nosso mundo. A Millennium Simulation é uma ferramenta única para isso. Nosso maior desafio agora é disponibilizar seu poder aos astrônomos de todos os lugares, para que eles possam inserir sua própria modelagem de formação de galáxias e quasares para interpretar suas próprias pesquisas observacionais. ”
Fonte original: Comunicado de imprensa do PPARC
